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SAM, le robot domestique du CEA-LIST (2007)

You tube (direct access)

Realized during technical evaluations, in january 2008, Morvan hospital, Brest, France

Windows Media Video format,11 Mo You tube (pour une lecture directe)

Réalisée durant les évaluations du projet ITEA ANSO, le 13 septembre 2007, au CEA de Fontenay aux Roses

Contexte

Cette vidéo illustre le fonctionnement global du robot SAM développé au sein du CEA-LIST. Ce développement s'effectue dans le cadre de l'assistance robotique aux personnes présentant des problèmes moteurs lourds.

La plateforme robotique permet d'aller saisir des objets quelconques dans un environnement de type appartement. Depuis un programme client l'utilisateur demande au robot d'atteindre une pièce topologique (comme la cuisine). La base mobile se déplace alors de manière autonome vers une position liée à ce lieu. La personne, au moyen d'un retour visuel, spécifie l'objet à saisir. Le bras réalise alors la saisie automatique de l'objet.

Au delà du développement d'une application intégrant de nombreuses technologies de pointe, l'une des originalités de cette application est que la phase de saisie d'objet est simple et complètement générique. Simple car deux clicks image suffisent pour décrire l'objet à saisir (définit ainsi une boite englobante de l'objet). Générique car aucune information a priori, comme un modèle 3D, n'est nécéssaire. Le processus peut donc être appliqué à tout objet texturé.

Des informations complémentaires sont disponibles dans la section recherche.

Le bras est développé par la société Exact Dynamics. La base mobile, ainsi que le logiciel de navigation intégré, est une production de Neobotix.

Travail en collaboration avec Christophe Leroux, Gérard Chalubert, Martine Guerrand, Aline Chansavang, Céline Teulière et Matthieu Le Cam.

Références :

Asservissement qualitatif, application à la contrainte de visibilité (2006)

Moving Picture Experts Group 4,10 Mo Moving Picture Experts Group 4, 8 Mo

Contexte

Cette vidéo présente un exemple d'application de l'asservissement qualitatif, le contrôle de la visibilité des points durant une tâche de positionnement par asservissement visuel.

L'asservissement qualitatif consiste à associer à des primitives visuelles une matrice de pondération permettant d'activer ou désactiver la contribution de chacune de ces primitives. La définition de la pondération est effectuée au moyen d'une fonction réalisant un pallier continue de 0 (inactivée) à 1 (activation).

Le principe est appliqué sur ces vidéos à la contrainte de visibilité, lors d'un asservissement visuel 2D. A chaque point suivi est associée, en plus d'une primitive classique, une primitive qualitative. Celle-ci décrit la distance du point à une zone de confiance définie dans le cadre image. La primitive qualitative est activée lorsque le point sort de cette zone de confiance. Le mouvement est alors contraint pour que cette primitive visuelle retourne dans la zone de confiance.

Sur chacune des vidéos, deux séquences sont présentées. La première est effectuée sans primitive qualitative. Dans la première vidéo, on observe la sortie de points du champ de vision de la caméra. Dans le deuxième positionnement, l'asservissement échoue. En utilisant les primitives qualitatives, les points restent dans le champ de vision de la caméra. Le rajout de la contrainte de visibilité permet même de réaliser le deuxième positionnement.

Travail en collaboration avec : Nicolas Mansard et François Chaumette .

Références :

Navigation à partir d'une mémoire visuelle, environnement 3D virtuel (2004)

Moving Picture Experts Group 1 format, 18 Mo Moving Picture Experts Group 1 format, 15 Mo

Contexte

Ces vidéos présentent des exemples de navigation en environnement tridimensionnel. Ces simulations illustrent particulièrement la phase de contrôle, le suivi étant réalisé "virtuellement".

Sur la première vidéo, cinq degrès de libertés de la caméra sont controlés (les rotations autour de l'axe optique ne sont pas considérées). Sur la deuxième séquence, la caméra se déplace sur un plan, tel un robot holonome se mouvant dans un couloir.

Travail en collaboration avec : Patrick Gros et François Chaumette .

Références :

Navigation à partir d'une mémoire visuelle, le cas plan (2004)

Windows Media Video format, 4 Mo

Contexte

Cette video présente un exemple de navigation à partir d'une base d'images, en utilisant un schéma d'asservissement visuel dit qualitatif. Les images initiale et désirée étant totalement différentes, un chemin de vue a été extrait d'une base décrivant l'environnement. Ce chemin décrit visuellement l'environnement que doit observer la caméra durant sa navigation.

Dans la vidéo, les points tracées correspondent aux points suivis en temps réel (par corrélation exhaustive). Les points verts sont ceux qui sont utilisés pour diriger la caméra. Les numéros indiquent les couples d'images entre lesquelles ces points ont été appariés.

L'estimation de la position des points est effectuée par projection via une matrice d'homographie. A la fin de la séquence, un asservissement visuel 2D classique est réalisé. Les points bleus correspondent aux positions désirées des points.

Cette expérience a été réalisée sur le bras cartésien que possède l'équipe Lagadic à l'Irisa de Rennes.

Travail en collaboration avec : Patrick Gros et François Chaumette .

Références :

Réalisation de grands déplacements par asservissement visuel (2002)

Windows Media Video format, 1 Mo Windows Media Video format, 1 Mo

Contexte

Cette video constitue mes premers travaux sur la réalisation de grands déplacements par asservissement visuel.

L'utilisation d'un chemin d'images permet de définir l'environnement visuel à observer durant la navigation. A chaque instant, un asservissement visuel 2D est effectué pour que les points suivis atteignent les positions observées dans la prochaine image du chemin. C'est donc une succession d'asservissements visuels classiques.

Dans cette étude, on profite du fait que l'environnement de navigation est plan. A chaque instant, une homographie est estimée entre les positions courantes et désirées des points suivis. Grâce à cette homographie, les prochaines primitives à observer sont projetées dans le plan image courant. Lorsqu'un nombre suffisant de primitives sont visibles, alors l'asservissement courant est stoppé, et l'asservissement suivant est débuté. Cela permet d'éviter d'effectuer une convergence complète vers chacune des images du chemin.

Dans la deuxième séquence, à chaque début d'asservissement on opère une planification de trajectoire. Cette planification permet de décomposer sur l'horizon temporel la position désirée des points. On obtient ainsi une vitesse de navigation constante.

Sur les vidéos, les points rouges sont les points suivis. Les points bleus sont les positions désirées des points suivis. Les points verts sont les positions désirées de points qui ne sont pas encore visibles. Dans la deuxième séquence, les points bleus sont les positions désirées obtenues par planification de trajectoire.

Cette expérience a été réalisée sur le bras cartésien que possède l'équipe Lagadic à l'Irisa de Rennes.

Travail en collaboration avec : Patrick Gros , François Chaumette et Youcef Mezouar

Références :